基于STM32单片机的智能粮仓温湿度检测蓝牙手机APP设计
1 系统功能介绍
本系统是一款基于STM32单片机的智能粮仓环境监测与控制装置，核心目标是通过传感器实时采集粮仓内的温度和湿度信息，并结合蓝牙通信模块将数据传输至手机端，实现对粮仓环境的智能化监控与控制。
系统主要具备以下功能：
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使用STM32单片机作为主控核心，协调传感器采集、数据处理和通信交互。
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通过DS18B20温度传感器和土壤湿度传感器分别实现温度与湿度的精准采集。
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通过OLED液晶显示屏实时显示当前温度、湿度以及阈值信息，方便用户现场查看。
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通过蓝牙模块与手机APP进行无线通信，能够在手机串口调试助手或定制APP中查看数据。
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手机端支持命令控制，可对温度和湿度报警阈值进行设置，命令包括：
temp add：增加温度阈值temp down：降低温度阈值dh add：增加湿度阈值dh down：降低湿度阈值
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当监测值超过阈值时，STM32控制继电器动作，用于启动风机、除湿设备或其他执行机构，同时手机APP提示报警。
该系统不仅适用于粮仓温湿度检测，还可拓展应用于智能农业、仓储管理、冷链监控等场景。
2 系统电路设计
系统电路由STM32F103C8T6最小系统电路、传感器电路、显示电路、蓝牙通信电路、继电器电路以及电源电路组成。
2.1 STM32最小系统电路
STM32F103C8T6单片机作为主控芯片，运行频率高、接口丰富。最小系统包括：
- 电源电路：通过AMS1117-3.3稳压芯片将5V转化为3.3V，为STM32和外设供电。
- 时钟电路：外接8MHz晶振提供系统主频，并使用内部PLL倍频至72MHz。
- 复位电路：由按键和电阻电容构成，保证单片机上电复位。
2.2 DS18B20温度传感器电路
DS18B20是一款单总线数字温度传感器，测量精度高，工作范围宽。其数据线通过一个4.7kΩ上拉电阻接到STM32的GPIO口。
2.3 土壤湿度传感器电路
土壤湿度传感器输出为模拟电压信号，需通过STM32的ADC通道进行采集和处理。为了减少干扰，可在输出端加滤波电容。
2.4 OLED显示电路
OLED屏幕采用I2C接口，SCL与SDA分别连接STM32的PB6和PB7引脚。OLED可显示温度、湿度、阈值和报警状态，界面简洁直观。
2.5 蓝牙模块电路
蓝牙模块选用HC-05或HC-06，通过串口与STM32通信。
- TXD → STM32 RXD
- RXD → STM32 TXD
- VCC → 5V
- GND → GND
模块默认波特率为9600bps，适用于与手机进行数据交换。
2.6 继电器电路
继电器通过三极管驱动，受STM32控制。当温湿度超过阈值时，继电器闭合，驱动风机或加热设备。
2.7 电源电路
系统电源由5V直流电源供给，经过稳压电路得到3.3V，分别为STM32、OLED、蓝牙模块提供稳定电源。
3 程序设计
程序设计采用模块化思想，主要分为：主控系统、传感器数据采集模块、显示模块、蓝牙通信模块和继电器控制模块。
3.1 主程序设计
主程序负责各模块初始化，并在循环中实现数据采集、数据处理、显示与通信。
c
#include "stm32f10x.h"
#include "ds18b20.h"
#include "oled.h"
#include "bluetooth.h"
#include "relay.h"
#include "adc.h"
float temperature;
uint16_t humidity;
float temp_threshold = 30.0;
uint16_t dh_threshold = 50;
int main(void) {
SystemInit();
OLED_Init();
DS18B20_Init();
ADC1_Init();
USART1_Init(9600);
Relay_Init();
while(1) {
temperature = DS18B20_GetTemp();
humidity = ADC1_ReadChannel(0);
OLED_ShowString(0,0,"Temp:");
OLED_ShowNum(40,0,(int)temperature,2,16);
OLED_ShowString(0,2,"Hum :");
OLED_ShowNum(40,2,humidity,3,16);
Bluetooth_ReceiveCommand(&temp_threshold, &dh_threshold);
if(temperature > temp_threshold || humidity > dh_threshold) {
Relay_On();
Bluetooth_Send("Warning! Threshold exceeded!");
} else {
Relay_Off();
}
delay_ms(500);
}
}3.2 DS18B20温度采集程序
温度采集函数通过单总线协议读取传感器数据。
c
float DS18B20_GetTemp(void) {
uint8_t tempL, tempH;
short temp;
float t;
DS18B20_Start();
DS18B20_WriteByte(0xCC);
DS18B20_WriteByte(0x44);
delay_ms(750);
DS18B20_Start();
DS18B20_WriteByte(0xCC);
DS18B20_WriteByte(0xBE);
tempL = DS18B20_ReadByte();
tempH = DS18B20_ReadByte();
temp = (tempH << 8) | tempL;
t = temp * 0.0625;
return t;
}3.3 湿度采集程序
湿度采集通过STM32的ADC模块完成。
c
uint16_t ADC1_ReadChannel(uint8_t channel) {
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, channel, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));
return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}3.4 OLED显示程序
OLED模块通过I2C接口进行驱动，主要用于数据显示。
c
void OLED_ShowData(float temp, uint16_t hum, float t_th, uint16_t h_th) {
OLED_ShowString(0,0,"Temp:");
OLED_ShowNum(50,0,(int)temp,2,16);
OLED_ShowString(0,2,"Hum :");
OLED_ShowNum(50,2,hum,3,16);
OLED_ShowString(0,4,"T_thr:");
OLED_ShowNum(60,4,(int)t_th,2,16);
OLED_ShowString(0,6,"H_thr:");
OLED_ShowNum(60,6,h_th,3,16);
}3.5 蓝牙通信程序
蓝牙模块与手机APP交互，通过命令调整阈值。
c
void Bluetooth_ReceiveCommand(float *t_th, uint16_t *h_th) {
char cmd[20];
if(USART_ReceiveString(cmd)) {
if(strcmp(cmd,"temp add")==0) (*t_th)++;
else if(strcmp(cmd,"temp down")==0) (*t_th)--;
else if(strcmp(cmd,"dh add")==0) (*h_th)++;
else if(strcmp(cmd,"dh down")==0) (*h_th)--;
}
}3.6 继电器控制程序
c
void Relay_On(void) {
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
}
void Relay_Off(void) {
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
}4 总结
本系统基于STM32单片机，结合温湿度传感器、OLED显示、蓝牙通信和继电器控制，构建了一个完整的粮仓环境监测与控制方案。通过硬件与软件的协同工作，实现了温湿度采集、数据显示、阈值设置、报警控制和手机远程交互等功能，具有结构简单、成本低廉、功能实用的优点。
系统不仅适用于粮仓，还可以应用于农作物种植、实验室环境监控、仓储物流等场景，具备较高的实用价值与推广意义。